Страница 175 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Составьте генетический ряд магния, включающий не менее трёх превращений.

Решение

Генетический ряд — это последовательность химических превращений, показывающая взаимосвязь между различными классами соединений, в состав которых входит один и тот же химический элемент. Для магния, который является активным металлом, можно составить следующий генетический ряд, включающий не менее трех превращений, по классической схеме: металл → основный оксид → основание → соль.

Цепочка превращений для магния будет выглядеть так:

$Mg \rightarrow MgO \rightarrow Mg(OH)_2 \rightarrow MgCl_2$

Ниже приведены уравнения химических реакций для каждого этапа этого генетического ряда.

1. Превращение магния в оксид магния.
Металлический магний активно реагирует с кислородом при нагревании (горит), образуя основный оксид — оксид магния. Реакция сопровождается яркой вспышкой света.

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t°} 2MgO$

2. Превращение оксида магния в гидроксид магния.
Оксид магния, как оксид щелочноземельного металла, реагирует с водой, образуя соответствующее ему основание — гидроксид магния. Гидроксид магния является малорастворимым в воде веществом (белый осадок).

$MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$

3. Превращение гидроксида магния в соль (хлорид магния).
Гидроксид магния проявляет свойства основания и вступает в реакцию нейтрализации с кислотами. Например, при реакции с соляной кислотой образуется растворимая соль хлорид магния и вода.

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

Таким образом, составлен генетический ряд для магния, включающий три последовательных превращения.

Ответ: Генетический ряд магния: $Mg \rightarrow MgO \rightarrow Mg(OH)_2 \rightarrow MgCl_2$.
Уравнения реакций, соответствующие этому ряду:
1) $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$
2) $MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2$
3) $Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

2. Используя схему 12, составьте уравнения реакций, в результате которых образуются соли.

Для выполнения данного задания необходима «схема 12», которая в вопросе отсутствует. Таким образом, невозможно составить уравнения реакций, соответствующие именно этой схеме. В качестве альтернативы, ниже приведены основные типы химических реакций, в результате которых образуются соли, с конкретными примерами уравнений.

1. Взаимодействие металла с неметаллом

При непосредственном взаимодействии металла с неметаллом образуется соль (как правило, бинарная).
Пример: взаимодействие натрия с хлором с образованием хлорида натрия.
$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

2. Взаимодействие металла с кислотой

Металлы, находящиеся в ряду активности до водорода, могут вытеснять водород из кислот (кроме $HNO_3$ и конц. $H_2SO_4$) с образованием соли.
Пример: взаимодействие цинка с соляной кислотой с образованием хлорида цинка и водорода.
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

3. Взаимодействие основного оксида с кислотой

Реакция обмена между основным оксидом и кислотой приводит к образованию соли и воды.
Пример: взаимодействие оксида меди(II) с серной кислотой с образованием сульфата меди(II) и воды.
$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

4. Взаимодействие кислотного оксида с основанием

При реакции кислотного оксида с основанием (в частности, со щелочью) образуются соль и вода.
Пример: взаимодействие оксида углерода(IV) с гидроксидом натрия с образованием карбоната натрия и воды.
$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

5. Взаимодействие основания с кислотой (реакция нейтрализации)

Классическая реакция нейтрализации, в ходе которой кислота и основание образуют соль и воду.
Пример: взаимодействие гидроксида калия с азотной кислотой с образованием нитрата калия и воды.
$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

6. Взаимодействие основного оксида с кислотным оксидом

Реакция соединения, в которой из двух оксидов образуется соль.
Пример: взаимодействие оксида кальция с оксидом серы(VI) с образованием сульфата кальция.
$CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$

7. Взаимодействие двух солей

Реакция обмена между двумя растворимыми солями, если один из продуктов является нерастворимой солью (выпадает в осадок).
Пример: взаимодействие нитрата серебра с хлоридом калия с образованием нерастворимого хлорида серебра.
$AgNO_3 + KCl \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$

8. Взаимодействие соли с кислотой

Реакция протекает, если образующаяся кислота слабее или более летучая, чем исходная, или если один из продуктов — осадок.
Пример: взаимодействие карбоната натрия с соляной кислотой с выделением углекислого газа.
$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

9. Взаимодействие соли со щелочью

Реакция обмена между солью и щелочью, если в результате образуется нерастворимое основание или нерастворимая соль.
Пример: взаимодействие сульфата меди(II) с гидроксидом натрия с образованием нерастворимого гидроксида меди(II).
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

10. Взаимодействие металла с солью

Более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора его соли.
Пример: взаимодействие железа с раствором сульфата меди(II).
$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Ответ:

Примеры уравнений реакций, в результате которых образуются соли:

• $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$
• $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
• $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
• $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
• $KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$
• $CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$
• $AgNO_3 + KCl \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$
• $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$
• $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
• $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

3.* Какими двумя способами из оксида кальция можно получить:

а) сульфат кальция;

б) фосфат кальция?

Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

Оксид кальция ($CaO$) является основным оксидом, поэтому он может вступать в реакции с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей.

а) сульфат кальция

Для получения сульфата кальция ($CaSO_4$) из оксида кальция можно использовать следующие способы:

1. Реакция оксида кальция с серной кислотой. В результате реакции нейтрализации образуется соль (сульфат кальция) и вода.
Уравнение реакции:
$CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2O$

2. Реакция оксида кальция с кислотным оксидом - оксидом серы(VI). В результате реакции соединения образуется только соль (сульфат кальция).
Уравнение реакции:
$CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$

Ответ: $CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O$; $CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$.

б) фосфат кальция

Для получения фосфата кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) из оксида кальция можно использовать следующие способы:

1. Реакция оксида кальция с ортофосфорной кислотой. В результате реакции нейтрализации образуется соль (фосфат кальция) и вода.
Уравнение реакции:
$3CaO + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 3H_2O$

2. Реакция оксида кальция с кислотным оксидом - оксидом фосфора(V). В результате реакции соединения (обычно при сплавлении) образуется соль (фосфат кальция).
Уравнение реакции:
$3CaO + P_2O_5 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$

Ответ: $3CaO + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2O$; $3CaO + P_2O_5 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$.

4. Составьте уравнения реакций, схемы которых даны ниже.

a) $S \to SO_2 \to SO_3 \to H_2SO_4 \to Na_2SO_4$

б) $Cu \to CuO \to CuCl_2 \to Cu(OH)_2 \to CuO \to Cu \to CuSO_4 \to Cu(OH)_2$

а) $S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо составить уравнения для следующих четырех реакций:

1. Получение оксида серы(IV) путем сжигания серы в кислороде:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

2. Каталитическое окисление оксида серы(IV) кислородом воздуха до оксида серы(VI). Реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора, например, оксида ванадия(V):

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t, V_2O_5} 2SO_3$

3. Получение серной кислоты путем реакции оксида серы(VI) с водой:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

4. Нейтрализация серной кислоты щелочью (гидроксидом натрия) для получения соли сульфата натрия:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Ответ:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t, V_2O_5} 2SO_3$

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

б) $Cu \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuO \rightarrow Cu \rightarrow CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо составить уравнения для следующих семи реакций:

1. Окисление меди кислородом при нагревании с образованием оксида меди(II):

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Реакция оксида меди(II) с соляной кислотой с образованием хлорида меди(II) и воды:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

3. Получение нерастворимого гидроксида меди(II) путем реакции обмена между хлоридом меди(II) и щелочью, например, гидроксидом натрия:

$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

4. Термическое разложение гидроксида меди(II) при нагревании на оксид меди(II) и воду:

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

5. Восстановление металлической меди из ее оксида с помощью водорода при нагревании:

$CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$

6. Реакция меди с концентрированной серной кислотой при нагревании с образованием сульфата меди(II), оксида серы(IV) и воды:

$Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

7. Получение гидроксида меди(II) путем реакции обмена между сульфатом меди(II) и щелочью, например, гидроксидом калия:

$CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Ответ:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

$CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$

$Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

$CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

5.* Предложите пять возможных способов получения сульфата бария.

1. Взаимодействие растворимой соли бария с растворимым сульфатом. Это классическая реакция ионного обмена. При смешивании растворов, например, хлорида бария и сульфата натрия, образуется нерастворимый в воде белый осадок сульфата бария. Уравнение реакции: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$. Ответ: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$.

2. Реакция нейтрализации между основанием (гидроксидом бария) и серной кислотой. При взаимодействии щёлочи $Ba(OH)_2$ с сильной кислотой $H_2SO_4$ образуется соль и вода. Сульфат бария в данном случае является нерастворимой солью и выпадает в осадок. Уравнение реакции: $Ba(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O$. Ответ: $Ba(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O$.

3. Взаимодействие основного оксида (оксида бария) с серной кислотой. Оксид бария $BaO$, как основный оксид, реагирует с кислотами с образованием соли и воды. В реакции с серной кислотой также образуется нерастворимый сульфат бария. Уравнение реакции: $BaO + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + H_2O$. Ответ: $BaO + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + H_2O$.

4. Взаимодействие растворимой соли бария с серной кислотой. Этот способ также основан на реакции ионного обмена, где в качестве одного из реагентов выступает сильная кислота. Например, при добавлении серной кислоты к раствору нитрата бария образуется осадок сульфата бария. Уравнение реакции: $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HNO_3$. Ответ: $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HNO_3$.

5. Взаимодействие гидроксида бария с растворимым сульфатом. Это ещё один пример реакции ионного обмена. При смешивании раствора гидроксида бария с раствором сульфата, например, сульфата калия, образуется осадок сульфата бария и растворимая щелочь. Уравнение реакции: $Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2KOH$. Ответ: $Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2KOH$.